Alteração na fosforilação da tirosina do proteoma cardíaco e da via do EGFR contribuem para a cardiomiopatia hipertrófica

Communications Biology volume 5, Número do artigo: 1251 (2022) Cite este artigo

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Alterações da fosforilação serina/treonina do proteoma cardíaco são uma característica da insuficiência cardíaca. No entanto, a contribuição da fosforilação da tirosina (pTyr) para a patogênese da hipertrofia cardíaca permanece obscura. Usamos mapeamento global para descobrir e quantificar pTyr sítio-específico em dois modelos de camundongo hipertrófico cardíaco, ou seja, superexpressão cardíaca de ErbB2 (TgErbB2) e cadeia pesada de α miosina R403Q (R403Q-αMyHC Tg), em comparação com corações de controle. A partir disso, há alterações fosfoproteômicas significativas em camundongos TgErbB2 nas vias de cardiomiopatia ventricular direita, cardiomiopatia hipertrófica (CHM) e cardiomiopatia dilatada (DCM). Por outro lado, camundongos R403Q-αMyHC Tg indicaram que a via EGFR1 é central para a hipertrofia cardíaca, juntamente com a ativação das vias de sinalização de angiopoietina, ErbB, hormônio do crescimento e quimiocinas. Surpreendentemente, a maioria das proteínas de miofilamento tem regulação negativa de pTyr em vez de regulação positiva. A análise de enriquecimento de substrato de quinase (KSEA) mostra uma regulação negativa acentuada da atividade da via MAPK a jusante de k-Ras em camundongos TgErbB2 e ativação de EGFR, adesão focal, PDGFR e vias do citoesqueleto de actina. A inibição in vivo de ErbB2 por AG-825 diminui a desordem dos cardiomiócitos. O fosfoproteoma de serina/treonina e tirosina confirma as vias descritas acima e a eficácia do tratamento com AG-825. Assim, pTyr alterado pode desempenhar um papel regulador em modelos hipertróficos cardíacos.

A cardiomiopatia hipertrófica familiar (CMH) aumenta a espessura da parede do ventrículo esquerdo (VE); condições anormais de carga não podem explicar esta alteração. Mutações em genes que codificam proteínas do sarcômero são comuns em pacientes com CMH (40–60%)1. Estudar as modificações pós-translacionais (PTMs) das proteínas do sarcômero (ou proteínas de manipulação de Ca2+) pode oferecer uma oportunidade única para entender melhor como os distúrbios genéticos levam à disfunção cardíaca e descobrir alvos potenciais para terapia2,3,4. Por exemplo, os PTMs da Troponina I cardíaca (cTnI), uma proteína do sarcômero envolvida centralmente na regulação da contratilidade miocárdica, têm sido extensivamente estudados, particularmente para o papel funcional da fosforilação dependente da proteína quinase A5. Notavelmente, a fosforilação da cTnI-S22/23—um dos locais regulatórios mais relevantes da cTnI—é diminuída na insuficiência cardíaca (IC) humana6 e leva à disfunção contrátil7.

A fosforilação da tirosina (pTyr) é essencial para o desenvolvimento estrutural cardíaco e organização das miofibrilas durante a embriogênese8,9. Por exemplo, várias fosfatases de tirosina foram associadas a doenças cardíacas e até propostas como alvo terapêutico para algumas condições. Além disso, mutações do tipo 11 não receptor da proteína tirosina fosfatase (PTPN11) podem levar à CMH ou à cardiomiopatia dilatada (CMD)10,11. No coração, o PTPN11 provavelmente desempenha um papel na disfunção sistólica produzida pela sobrecarga de pressão12. A fosfatase ácida 1 (ACP1) é outra tirosina fosfatase associada à fisiopatologia cardíaca. Assim, sua deleção protege contra a cardiomiopatia induzida por estresse13. Nosso grupo mostrou pela primeira vez que a fosforilação cTnI-Y26 é prontamente detectada em corações humanos saudáveis ​​e regulada negativamente em HF e DCM14 humanos. No entanto, como essas alterações contribuem para o aparecimento e progressão da doença cardíaca permanece pouco compreendido. Uma melhor compreensão das alterações específicas de sítios adicionais de sítios tirosina fosforilados individuais ajudaria substancialmente nessa direção.

O presente estudo aplicou uma abordagem proteômica global quantitativa de fosfotirosina livre de marcação e marcação em massa (TMT) para determinar quais locais de sarcômero alteraram as quantidades de fosforilação de Tyr em locais específicos em dois modelos não relacionados de HCM. O primeiro modelo é secundário à superexpressão do receptor de tirosina quinase ErbB215,16. A segunda recapitula as características da doença humana, mais especificamente, uma mutação R403Q da cadeia pesada da proteína miofilamento miosina, distintiva da MCH familiar17. Camundongos TgErbB2 desenvolvem inicialmente uma hipertrofia cardíaca concêntrica marcante, que evolui para fibrose difusa e desarranjo miocitário16 com CMH. Essa linhagem de camundongos também apresenta manipulação anormal do cálcio, é propensa a arritmias e ao desenvolvimento de cardiomiopatia hipertrófica obstrutiva2. Da mesma forma, camundongos R403Q-αMyHC reproduzem HCM familiar humana progredindo de hipertrofia leve e fibrose para desordem evidente de miócitos, IC e arritmias17.